Optimización del tiempo de utilización del canal para múltiples nodos en un sistema auto-sostenible usando VST-TDMA en redes de onda milimétrica

Abstract

En el último tiempo, producto de la masificación de los dispositivos que pueden acceder a la red, se ha abierto un abanico de posibilidades en términos de procesamiento, recolección de datos, así como el control de procesos en áreas tan diversas como la salud y la industria. En particular, los dispositivos capaces de utilizar ondas milimétricas pueden ser fijos o móviles, son de pequeño tamaño, tienen bajo consumo energético siendo su principal fuente energética las baterías y tienen gran potencial para ser auto-sostenibles si se hace uso de técnicas de Energy Harvesting, EH, para la obtención de energía. El uso de dispositivos con EH se vuelve atractivo si se tiene en consideración la posibilidad de tener múltiples nodos desplegados en lugares de difícil acceso. Este trabajo tiene como objetivo optimizar el tiempo de utilización del canal mediante un protocolo de acceso inalámbrico orientado a redes de ondas milimétricas en escenarios que existen múltiples nodos en un sistema auto-sostenible. Tomando como base el protocolo VSTTDMA, Variable Slot Time-Time Division Multiple Access, que le asigna espacios de tiempo variable a los nodos de la red, a diferencia de su contra parte , que le asigna espacios de tiempo fijos y que repercute en la utilización de los tiempos donde no existen transmisiones. Se propone una función de asignación de tiempo, Schedule Time Function, la cual de acuerdo a los modos de operación, adapta la manera en que las transmisiones son programadas. Además de la adaptación de los tiempos de transmisión, se implementa un ajuste del Time sleep, tiempo de reposo, de cada uno de los nodos dependiente del nivel energético de la batería. Este tiempo de reposo se ajusta utilizando la información de la batería que entregan los nodos. Las simulaciones están enfocadas en evaluar el desempeño que tiene el protocolo respecto a la ocupación del canal, throughput, tiempo de descanso de los nodos, escalabilidad y adaptación a la entrada de los nodos, evitando colisiones y pérdidas de paquetes. Los resultados obtenidos dan cuenta que las mejoras propuestas aumentan la ocupación del canal por parte de los nodos cuando uno de ellos se encuentra en modo de ahorro de energía, alcanzando un valor máximo de 99.5587% de la ocupación de canal. Por otro lado, los tiempos de reposo, presentan reducciones considerables alcanzando valores 3 veces inferior al protocolo tradicional. El throughput obtenido se mantiene relativamente constante para todos los escenarios de simulación. También resulta ser un protocolo escalable a un número mayor de nodos con una gran capacidad de adaptabilidad al ingreso de la red.